वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि आरएनए के कुछ छोटे खंडों को कबाड़ माना जाता है, इसके बजाय कुछ मैसेंजर आरएनए के उत्पादन को दबाने में एक कार्यात्मक भूमिका होती है और कोशिकाओं को ऑक्सीडेटिव तनाव का जवाब देने में मदद करने के लिए दिखाई देते हैं।
प्रश्न में सेगमेंट इंट्रॉन हैं, ट्रांसफर आरएनए के एक सबसेट के छोटे अनुक्रम, आरएनए अणु जो प्रोटीन निर्माण के दौरान अमीनो एसिड श्रृंखलाओं के गाइड असेंबली में मदद करते हैं। इन इंट्रॉनों को ऐतिहासिक रूप से कोशिकाओं के लिए बेकार माना गया है क्योंकि tRNA अपना काम करने से पहले उन्हें बंद कर दिया जाना चाहिए।
एक नए अध्ययन में, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने दिखाया कि कुछ इंट्रॉन अणुओं के प्रमुख वर्गों से जुड़ते हैं जो आनुवंशिक जानकारी को प्रोटीन में अनुवाद करते हैं, जिससे उन्हें नीचा दिखाया जाता है – जो प्रोटीन के उत्पादन को रद्द कर देता है। ऑक्सीडेटिव तनाव के लिए कोशिकाओं को उजागर करने वाले प्रयोगों में, एक प्रकार का इंट्रॉन उन स्थितियों में विघटित होने के बजाय अत्यधिक स्थिर रहा, यह संकेत देते हुए कि कुछ इंट्रॉन कोशिकाओं के विकासवादी उत्तरजीविता टूलकिट का हिस्सा हो सकते हैं।
वर्षों से अप्रत्याशित टिप्पणियों ने वैज्ञानिकों को एक कार्यात्मक भूमिका की जांच करने के लिए प्रेरित किया, जिसे वे “fitrnas” कहते हैं, TRNAs के मुक्त इंट्रोन्स के लिए छोटा: अन्य आरएनए अणुओं के साथ अनुचित अनुक्रमण संबंध, कोशिकाओं द्वारा उन्हें त्यागने के लिए उपयोग किए जाने वाले विभिन्न तरीकों, और कुछ के ओवरएक्प्रेशन, लेकिन सभी नहीं, तनावपूर्ण परिस्थितियों में इंट्रॉन।
“कोई भी इंट्रोन्स के लिए एक फ़ंक्शन का अनुमान नहीं लगा रहा था। लेकिन यह सिर्फ मेरे लिए समझ में नहीं आया कि उनके पास कोई कार्य नहीं होगा और फिर भी सेल ने सोचा कि उन्हें नष्ट करने के लिए छह या अधिक अलग -अलग तरीके होने चाहिए।
“अगर वे सिर्फ कबाड़ थे तो सेल उन्हें अधिमानतः क्यों व्यवहार करना चाहेगा? हम इस विचार पर थे कि कुछ कार्य होना चाहिए। और पिछले पांच वर्षों से, हमारी टीम ने इसे साबित करने के लिए कुछ वास्तव में स्मार्ट प्रयोग किए। ”
शोध आज प्रकाशित हुआ है (फरवरी 11, 2025) आणविक कोशिका।
ट्रांसफर आरएनए (टीआरएनए) मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के साथ काम करता है ताकि पूरकता के माध्यम से प्रोटीन का निर्माण किया जा सके, जिसका अर्थ है कि एमआरएनए अणु पर इसके पूरक अनुक्रम के साथ एक टीआरएनए अनुक्रम जोड़े यह सुनिश्चित करने के लिए कि एक प्रोटीन के रूप में श्रृंखला में सही अमीनो एसिड जोड़ा जाता है। बनाया जा रहा है।
एक अध्ययन मॉडल के रूप में खमीर का उपयोग करते हुए, हॉपर की टीम ने कई साल पहले देखा था कि कुछ लोप-ऑफ इंट्रॉन सीक्वेंस mRNA अनुक्रमों के पूरक थे, इंट्रॉन को संकेत देने से आनुवंशिक कोड का अनुवाद करने के लिए महत्व हो सकता है। 10 tRNA परिवार हैं जिनमें इंट्रॉन होते हैं, और प्रत्येक इंट्रॉन परिवार एक अलग तरीके से नष्ट हो जाता है। यह अध्ययन उन परिवारों में से दो पर केंद्रित था।
शोधकर्ताओं ने पाया कि एक बार टीआरएनए से मुक्त हो जाने के बाद, पूरक अनुक्रमों के साथ ये फ्लोटिंग इंट्रॉन विशिष्ट mRNAs से जुड़ते हैं, जिसके कारण mRNAs अलग हो जाते हैं, इसलिए प्रोटीन उत्पादन नहीं हो सकता है। प्रयोगों ने एक स्पष्ट व्युत्क्रम संबंध की पुष्टि की: FITRNAs के ओवरएक्प्रेशन को हटाने या प्रेरित करने के कारण क्रमशः लक्ष्य mRNA में इसी वृद्धि या घट जाती है।
FitRNA फ़ंक्शन MicroRNAs के समान दिखाई देता है, RNA के छोटे खंडों (जिसे एक बार कबाड़ माना जाता है) जो जीन के प्रोटीन-निर्माण कार्यों को रोकता है-लेकिन एक महत्वपूर्ण अंतर है, पहले लेखक रेजिना नोस्ट्रामो, हॉपर की प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता ने कहा।
MicroRNAs मैसेंजर आरएनए को नीचा दिखाने के लिए आर्गन्यूट परिवार से प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं, “लेकिन क्योंकि इस खमीर प्रजाति में कोई अर्गोन्यूट प्रोटीन नहीं हैं, कुछ और हो रहा है और मैसेंजर आरएनए अभी भी नीचा हो रहा है। तो यह एक समान तंत्र है, लेकिन क्या हो रहा है इसका विवरण अलग है, ”नोस्ट्रामो ने कहा।
एक और अंतर है, हॉपर ने उल्लेख किया: माइक्रोआरएनएएस लगातार अपने लक्ष्य दूत आरएनए के एक ही गैर-कोडिंग “बीज” क्षेत्र से जुड़ते हैं, लेकिन मुक्त इंट्रोन्स एमआरएनए के एक खंड को बांधते हैं जिसमें प्रोटीन-निर्माण निर्देश शामिल होते हैं।
“तो यह न केवल एक नई खोजा गया छोटा गैर-कोडिंग आरएनए है, बल्कि यह एक उपन्यास तरीके से संचालित होता है,” उसने कहा।
प्रोटीन उत्पादन को बाधित करने की शक्ति होने से पता चलता है कि इंट्रॉन कोशिकाओं को एक फायदा देता है, शोधकर्ताओं ने कहा। हॉपर लैब में एक तीसरे वर्ष के आणविक आनुवंशिकी के छात्र सह-लेखक पाओलो सिनोपोली ने इस अध्ययन में फोकस के लिए चुने गए एक इंट्रॉन परिवार द्वारा लक्षित कम से कम 33 mRNAs की पहचान की। हालांकि वे एक भी श्रेणी से संबंधित नहीं हैं, प्रभावित प्रोटीन कोशिका विभाजन और प्रजनन से संबंधित हैं।
“सवाल यह है कि, ‘इंट्रॉन के साथ शुरू करने के लिए क्यों मौजूद है?” सिनोपोली ने कहा। “हम tRNA से देखते हैं कि वे मनुष्यों में, चूहों में, मक्खियों में, खमीर में मौजूद हैं। इसलिए वे अक्षम होने के बावजूद इन सभी जीवों में मौजूद हैं – लेकिन जीव विज्ञान में अक्षम चीजें चारों ओर नहीं रहती हैं। ”
ऑक्सीडेटिव तनाव का अनुभव करने वाली कोशिकाओं में एक fitRNA की बहुतायत और स्थिरता उनके महत्व को एक सुराग प्रदान करती है कि टीम कोशिकाओं को गर्मी तनाव, भुखमरी और अन्य चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों को उजागर करके जारी रखेगी।
“हो सकता है कि कोशिकाएं जीन अभिव्यक्ति के नकारात्मक नियामकों के रूप में इन छोटे इंट्रॉनों का उपयोग करती हैं – क्योंकि वे कुछ शर्तों के तहत नष्ट नहीं होते हैं,” हॉपर ने कहा। “हो सकता है कि कोशिकाओं के लिए स्वस्थ परिस्थितियों में उनकी बहुत छोटी भूमिका हो, लेकिन तनाव के तहत, जब उनमें से कुछ स्थिर हो जाते हैं, तो शायद यह वास्तव में महत्वपूर्ण भूमिका है।”
इस काम को नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ, पेलोटोनिया अंडरग्रेजुएट फैलोशिप और ओहियो स्टेट अंडरग्रेजुएट रिसर्च स्कॉलरशिप द्वारा समर्थित किया गया था।
अतिरिक्त सह-लेखक, ओहियो स्टेट के सभी, एलिसिया बाओ (अब थॉमस जेफरसन विश्वविद्यालय में), सारा मेटकाफ और लॉरेन पेल्टियर (अब टोलेडो विश्वविद्यालय में) थे।
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